1.3.9 三相负载的联结

三相负载是指同时需要三相电源供电的负载，三相负载实际上也是由三个单相负载组合而成的。通常把各相负载相同（即阻抗大小相同，阻抗角也相同）的三相负载称为对称三相负载，如三相异步电动机、三相电炉等。如果各相负载不同，就称为不对称三相负载，如由三个单相照明电路组成的三相负载。

在一个三相电路中，如果三相电源和三相负载都是对称的，则称为对称三相电路，反之称为不对称三相电路。本节重点讨论对称三相电路。

三相负载也有两种联结方式，即星形联结和三角形联结（△），现分述如下。

1. 三相负载的星形联结

将三相负载分别接在三相电源的相线和中性线之间的接法称为三相负载的星形联结（常用标记），如图1-45所示，图中，Z_U、Z_V、Z_W为各相负载的阻抗，N'为负载的中性点。

在三相电路中，每相负载两端的电压称为负载的相电压，用符号U_φ（或U_ph）表示；流过每相负载的电流称为负载的相电流，用符号I_φ（或I_ph）表示；相线与相线之间的电压称为线电压，用符号U_L表示；流过相线的电流称为线电流，用符号I_L表示。

三相负载为星形联结时，设各物理量的参考方向如图1-45所示，即负载相电压的参考方向规定为自相线指向负载的中性点N'，分别用表示；相电流的参考方向与相电压的参考方向一致；线电流的参考方向为从电源端指向负载端；中性线电流的参考方向规定为由负载中性点N'指向电源中性点N。

由图1-45可知，在忽略输电线上的电压降时，负载的相电压就等于电源的相电压，三相负载的线电压就是电源的线电压。因此，三相负载星形联结时，负载的相电压U_φ与负载的线电压U_L的关系仍然是

线电压的相位仍超前对应的相电压30°，其相量图与图1-44一样。

三相星形负载接上三相电源后，就有电流产生。由图1-45可见，线电流的大小等于相电流，即

I_L=I_φ

三相电路的每一相就是一个单相电路，所以各相电流与相电压的数量关系和相位关系都可以用单相电路的方法来讨论。

若三相负载对称，则各相负载的阻抗相等，即Z_U=Z_V=Z_W=Z_φ，因各相电压对称，所以各负载中的相电流大小相等，即

而且，各相电流与各相电压的相位差也相等，即

式中 R_φ——各相负载的电阻。

因为三个相电压的相位差互为120°，所以三个相电流、的相位差也互为120°，如图1-46所示，从相量图上很容易得出：三相电流的相量和为零，即

或

I_U+I_V+I_W=0

根据基尔霍夫第一定律，由图1-45可得

即中性线电流为零。

由于三相对称负载星形联结时，其中性线电流为零，因而取消中性线也不会影响三相电路的正常工作，三相四线制实际变成了三相三线制。各相负载的相电压仍为对称的电源相电压。

当三相负载不对称时，各相电流的大小就不相等，相位差也不一定是120°，因此，中性线电流就不为零，此时中性线绝不能取消。因为当有中性线存在时，它能平衡各相电压，保证三相成为三个互不影响的独立回路，此时各相负载电压等于电源的相电压。如果中性线断开，各相负载的相电压就不再等于电源的相电压了。这时，阻抗较小的负载的相电压可能低于其额定电压，而阻抗较大的负载的相电压可能高于其额定电压，这将使负载不能正常工作，甚至会造成严重事故。所以，在三相负载不对称的三相四线制中，规定不允许在中性线上安装熔断器或开关。另一方面，在连接三相负载时应尽量使其平衡，以减小中性线电流，例如在三相照明电路中，应尽量将照明负载平均分接在三相上，而不要集中在某一相或两相上。

2. 三相负载的三角形联结

把三相负载分别接在三相电源的两根相线之间的接法称为三相负载的三角形联结（常用△标记），如图1-47a所示。这时不论负载是否对称，各相负载所承受的电压均为对称的电源线电压。

三相负载三角形联结时，负载的线电压U_L等于负载的相电压U_φ，即

U_L=U_φ

三角形联结的负载接通三相电源后，就会产生线电流和相电流，从图1-47a中可以看出，其相电流与线电流是不一样的。这种三相电路的每一相，同样可以按照单相交流电路的方法来计算相电流I_φ。若三相负载是对称的，各相负载的阻抗为Z_φ，则各相电流的大小相等，即

同时，各相电流与各相电压的相位差也相同，即

式中 R_φ——各相负载的电阻。

因为三个相电压的相位差互为120°，所以三个相电流的相位差也互为120°。

根据图1-47a所示的各电流的参考方向，由基尔霍夫第一定律可知，线电流为

由此可作出线电流和相电流的相量图，如图1-47b所示。从图中可以看出，各线电流在相位上比各自相应的相电流滞后30°。又因为相电流是对称的，所以线电流也是对称的，即各线电流之间的相位差也互为120°。

由图1-47b所示的电流相量图可以明显看出

由此得出对称三相负载三角形联结时，线电流I_L与相电流I_φ的数量关系为

综上所述，三相负载既可以星形联结，也可以三角形联结。具体如何连接，应根据负载的额定电压和三相电源的额定线电压而定，务必使每相负载所承受的电压等于额定电压，例如，对线电压为380V的三相电源来说，当每相负载的额定电压为220V时，三相负载应作星形联结；当每相负载的额定电压为380V时，三相负载应作三角形联结。